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A dvanced E ncryption S tandard

A dvanced E ncryption S tandard. 指導老師 黃宗立教授 資訊工程 101 林昂鋒 資訊工程 101 吳宗育. 大綱. What AES? 何謂 AES? Why AES? 為何需要 AES? How AES? AES 如何運作 ? Do AES? AES 安全嗎 ?. What AES ?. 何謂 AES ?. 高級加密標準 （ Advanced Encryption Standard ， AES ） 又稱 Rijndael 加密法 是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。. Why AES?.

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Presentation Transcript

  1. Advanced Encryption Standard 指導老師 黃宗立教授 資訊工程101 林昂鋒 資訊工程101 吳宗育

  2. 大綱 • What AES? • 何謂AES? • Why AES? • 為何需要AES? • How AES? • AES如何運作? • Do AES? • AES安全嗎?

  3. What AES?

  4. 何謂AES? • 高級加密標準 （Advanced Encryption Standard，AES） • 又稱Rijndael加密法 • 是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。

  5. Why AES?

  6. DES • 原有的Data Encryption Standard DES不夠安全嗎??

  7. DES不夠安全-暴力破解 • DES的版本有 • 56位元組金鑰的DES • 目前平行式計算暴力破解顯示並不安全 • 112位元組金鑰兩把金鑰三重DES • 安全 • 168位元組金鑰三把金鑰三重DES • 安全

  8. DES不夠安全- 差異破密 • 假設加密為一個XOR運算 • C1 = P1 K • C2 = P2 K • > C1 C2 = P1 K P2K=P1 P2 (C1與C2加密會等於P1與P2加密)

  9. DES不夠安全- 線性破密 • DES使用16個S– Box • S – Box不是完全非線性 • 基於某些機率原理可破解

  10. DES不夠安全- 弱金鑰 • 例如：輸入的金鑰為（64bits） • 造成明文及密文間差異過小, 容易被猜出

  11. 多重DES依然不夠安全 • 中間相遇攻擊

  12. How AES?

  13. AES核心概念 • Add_Round_Key:Key Expansion • Sub_Bytes: Intra-byte(位元組內) • Shift_Rows : Byte-exchange(位元 組交換) • Mix_Columns : Inter-byte(位元組 之間轉換)

  14. AES核心概念 • Add_Round_Key : 擴展 • Sub_Bytes: 取代 • Shift_Rows :排列 • Mix_Columns:混合

  15. AES的狀態 • 狀態States:AES加密 過程每個階段的開頭 和結尾, 稱為狀態

  16. AES Function 解析

  17. AES金鑰選擇 • 現行AES使用128位元, 192位元或256位元 (本投影片討論AES-128) • 明文, 密文區塊大小為128位元 • 回合金鑰固定為128位元(何謂回合金鑰?)

  18. AES明文狀態 • 明文轉換成狀態區塊 • 每個狀態為一個 4 * 4的矩陣 • 每個狀態為32位元(16進位) • 依序填入, 由上而下, 由左而右填入

  19. 預先轉換回合

  20. AES加密第一步驟 • Pre- Round Transformation(預先回合轉換) • 將已輸入之金鑰32位元為一組, 切成四塊 • 依序放入矩陣中, 由上而下, 由左而右 • 與狀態明文做矩陣加法

  21. 預先轉換回合結束 進入第一回合

  22. Sub Bytes

  23. SubBytes • 利用兩個數字表示成為16進位 • 左邊數字代表列, 右邊的數字代表行 • 查表/GF(28) 找到獨立的轉換

  24. SubBytes查表

  25. SubBytes查表

  26. 表怎麼來的??

  27. AES制定GF(28) • f(x) = x8+x4+x3+x+1 • a * a’ ≡ 1 (mod (f(x)) ) • 求出 a’ • 排入b矩陣 • c = X * b • d = c + y • (重複SubBytes動作16次)

  28. 這個步驟提供了加密法非線性的變換能力。已知具有良好的非線性特性。這個步驟提供了加密法非線性的變換能力。已知具有良好的非線性特性。

  29. Shift Rows

  30. Shift Rows • 由右向左位移 • 位移次數取決矩陣列數

  31. ShiftRows

  32. Mix Column

  33. Mix Column • 用於位元組之間擴散效果 • 新矩陣 = 常數矩陣 x 原始矩陣

  34. 常數矩陣

  35. Add Round Key

  36. Add Round Key

  37. 只有這樣??

  38. 每一回合Key都不一樣 Key expansion

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